Question

【題目】氮化鈣（Ca3N2）時一種重要的化學試劑，通常條件下為棕色易水解的固體。某小組在實驗室制備氮化鈣并測定其純度，設計如下實驗

Ⅰ．氮化鈣的制備。

（1）加熱條件下，鈣和氮氣制備氮化鈣的反應方程式為______。

（2）鈣和氮氣制備氮化鈣的裝置如下（夾持裝置略去）：

上述裝置合理的連接順序為______（按氣流方向，用接口字母表示，裝置不重復使用）。

（3）按連接好的裝置進行實驗。

①實驗步驟如下：檢查裝置氣密性、加入藥品：______ （請按正確順序填入下列步驟的字母標號）。

a．點燃裝置C處酒精燈，反應一段時間

b．打開分液漏斗活塞

c．點燃裝置A處酒精燈

d．熄滅裝置A處酒精燈

e．熄滅裝置C處酒精燈

f．關閉分液漏斗活塞

②裝置B的作用為______。

③裝置C的硬質玻璃管中的現象為______

（4）設計實驗證明Ca3N2中混有鈣單質：______

Ⅱ．測定氮化鈣純度

ⅰ稱取4.0g反應后的固體，加入足量水，將生成的氣體全部蒸出并通入100.00mL 1.00mol/L的鹽酸中，充分反應后，將所得溶液稀釋到200.00mL；

ii．取20.00mL稀釋后的溶液，用0.2mol/LNaOH標準溶液滴定過量的鹽酸，到終點時消耗標準溶液25.00mL。

（5）所取固體中氮化鈣的質量分數為______。

Answer 1

【答案】3Ca+N2Ca3N2 i→gh→ab→ef→jk→d cbaefd 防止外界空氣進入裝置C使Ca3N2變質 銀白色金屬逐漸變為棕色 取C中反應后固體少量于試管中，加足量稀鹽酸（或水），將生成氣體通過堿石灰（或濃硫酸），通入灼熱的CuO，黑色固體變紅，則Ca3N2中混有鈣單質 92.5%

【解析】

由于氮化鈣易水解，所以用干燥的氮氣與鈣反應制備氮化鈣；根據題給裝置和試劑，本題利用空氣提供反應所需氮氣，由于鈣能與空氣中的氧氣、水蒸氣等反應，所以要先除去空氣中的氧氣、水蒸氣等；同時為防止氮化鈣水解，實驗中要防止外界水蒸氣進入裝置中；據此分析作答。

Ⅰ．（1）加熱時，氮氣與鈣反應生成氮化鈣，反應方程式為3Ca+N2Ca3N2，

故答案為：3Ca+N2Ca3N2；

（2）根據題給裝置和試劑，本題利用空氣提供反應所需氮氣，由于鈣能與空氣中的氧氣、水蒸氣等反應，所以通過D裝置除空氣中的水蒸氣和酸性氣體，用A裝置中灼熱的鐵粉除空氣中的氧氣；在C裝置中氮氣與Ca反應生成氮化鈣，由于氮化鈣易水解，B裝置中用濃硫酸防止空氣中水蒸氣進入C中的硬質玻璃管中；C與B之間的F裝置防止倒吸；按氣流方向的連接順序是：i→gh→ab→ef→jk→d，

故答案為：i→gh→ab→ef→jk→d；

（3）①實驗開始檢查裝置氣密性、加入藥品，先點燃裝置A處酒精燈（以保證與Ca反應的氣體只有氮氣）、打開分液漏斗活塞、點燃裝置C處酒精燈，反應一段時間、熄滅裝置C處酒精燈、關閉分液漏斗活塞，最后熄滅裝置A處酒精燈，即可制得氮化鈣，則操作順序為cbaefd，

故答案為：cbaefd；

②裝置B中盛裝的濃硫酸能吸收水蒸氣，防止外界空氣進入裝置C使Ca3N2變質，

故答案為：防止外界空氣進入裝置C使Ca3N2變質；

③裝置C中氮氣和鈣在加熱條件下生成氮化鈣，可觀察到的現象為銀白色金屬逐漸變為棕色，

故答案為：銀白色金屬逐漸變為棕色；

（4）Ca、Ca3N2都能與鹽酸（或水）反應，鹽酸（或水）與Ca反應生成的H2能使黑色的CuO變紅，而氮化鈣與鹽酸（或足量水）反應沒有氣體產生，則證明Ca3N2中混有鈣單質的實驗步驟為：取C中反應后固體少量于試管中，加足量稀鹽酸（或水），將生成氣體用堿石灰干燥后通入灼熱的CuO，黑色固體變紅，則Ca3N2中混有鈣單質。

故答案為：取C中反應后固體少量于試管中，加足量稀鹽酸（或水），將生成氣體通過堿石灰（或濃硫酸），通入灼熱的CuO，黑色固體變紅，則Ca3N2中混有鈣單質；

Ⅱ．（5）剩余的鹽酸量為×0.2mol/L×0.025L=0.05mol，故與NH3反應的鹽酸為0.1L×1mo/L-0.05mol=0.05mol，根據氮元素守恒：Ca3N2～2NH3~2HCl，則n（Ca3N2）=0.025mol，則氮化鈣的質量分數為×100%=92.5%，

故答案為：92.5%。